CasaBlogGuia de conhecimento de flip-flop de SR-princípio de trabalho, vantagens, desvantagens, tabela de verdade e diferenças de RS Flip-flop
Guia de conhecimento de flip-flop de SR-princípio de trabalho, vantagens, desvantagens, tabela de verdade e diferenças de RS Flip-flop
Um flip-flop é simplesmente um termo que se refere a um dispositivo eletrônico digital, que é um componente eletrônico usado para armazenar um único pedaço de informação.
O FLIP-FLOP SR (FLIP-FLOP) é um componente básico dos circuitos eletrônicos digitais usados para armazenar e manipular dados.Opera de maneira seqüencial.Os chinelos de SR podem ser construídos usando travas SR.Uma trava é um circuito eletrônico digital que assume a forma simples de um elemento de armazenamento, capaz de armazenar um bit de informações binárias (0 ou 1).Neste artigo, discutiremos o FLIP-FLOP SR, incluindo seu princípio de trabalho, tabela de verdade, vantagens, desvantagens e diferenças do Flip-Flop RS.
Catálogo
1. Princípio de trabalho de flip-flop sr
O flip-flop RS mais simples pode ser construído usando dois portões de 2 entradas, como mostrado no diagrama:
Observe que a maneira como os elementos estão conectados garante que eles estejam sempre em estados opostos.Se a saída do primeiro elemento for 1, a saída do segundo elemento será 0 e vice -versa.
Para facilitar a compreensão, aqui estão os quatro cenários que podem ocorrer com um flip-flop SR:
Cenário 1: S = 0, r = 0
Saída do portão: Tanto o GATE1 quanto a saída do GATE2 0. Manutenção do estado: Como os portões 3 e 4 são nem portões, com uma entrada em 0, suas saídas dependem da segunda entrada.Assim, o gate3/q (n+1) mantém o estado anterior q e gate4/q (n+1) 'retém o estado complementar q'.
Cenário 2: S = 0, r = 1
Saída da porta: Gate1 Saídas 1 (Como R é alto), Saídas do GATE2 0. Redefinir operação: Para o GATE3, uma entrada é alta (do GATE1), levando a uma saída de 0 através da operação nem, redefinindo o estado.No entanto, uma entrada para o GATE4 permanece baixa, em produção 1, indicando o estado complementar.
Cenário 3: S = 1, r = 0
Saída do portão: Gate1 Saidas 0, Saídas do GATE2 1 (já que S é alto).Definir operação: Neste momento, o GATE3 sai 1 (a outra entrada do gate1 é baixa), definindo o flip-flop.Por outro lado, devido à alta entrada do GATE2, o GATE4 produz 0, afirmando o estado complementar.
Cenário 4: S = 1, r = 1
Saída da porta: com as duas entradas altas, ambos os portões de saída 1. Estado inválido: quando ambas as entradas são altas, os portões 3 e 4 ambos saídas 0, resultando em um conflito porque q (n+1) e q (n+1) 'devemSeja saídas complementares, mas esse não é o caso, levando esse estado a ser inválido.
2. Tabela verdadeira de flip-flop sr
|
S |
R |
Q (n+1) |
Estado |
|
0 |
0 |
Qn |
Sem mudança |
|
0 |
1 |
0 |
REINICIAR |
|
1 |
0 |
1 |
DEFINIR |
|
1 |
1 |
X |
INVÁLIDO |
Usaremos esta tabela de verdade para escrever a tabela de características para o FLIP-FLOP SR.Na tabela de verdade, você pode ver duas entradas, S e R e uma saída, Q (n+1).No entanto, na tabela característica, você verá três entradas, S, R e QN e uma saída, Q (n+1).
Do diagrama lógico, fica claro que o QN e o QN 'são dois resultados complementares, também atuando como entradas para os portões 3 e 4, por isso consideramos QN, o estado atual do flip-flop, como uma entrada e Q (n (n+1), o próximo estado, como uma saída.
Depois de escrever a tabela característica, desenharemos um K-Map de 3 variáveis para derivar a equação característica.
3. Tabela característica
|
S |
R |
Qn |
Q (n+1) |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
X |
|
1 |
1 |
1 |
X |
Do K-Map, você recebe dois pares.Depois de resolver os dois, obtemos a seguinte equação característica:
Q (n + 1) = s + r'qn
4. Vantagens do FLIP-FLOP SR
O uso de flip-flops SR tem várias vantagens.Abaixo estão alguns deles:
- Simplicidade: O design dos chinelos de SR é relativamente simples, consistindo apenas de alguns portões.Eles podem ser facilmente integrados a circuitos maiores sem complicar o design geral.
- Velocidade: os flip-flops SR operam em alta velocidade.Eles podem alternar rapidamente entre estados definidos e redefinidos sem atraso, garantindo que os sistemas digitais possam executar tarefas com mais eficiência, melhorando assim o desempenho das tecnologias que dependem do processamento rápido de dados.
- Baixo consumo de energia: os chinelos de SR consomem muito pouca energia, tornando-os ideais para uso em dispositivos movidos a bateria, como telefones celulares e dispositivos de computação portátil, além de significar custos operacionais mais baixos em termos de uso de energia.
- Operação Biestável: os flip-flops SR podem manter indefinidamente um estado (definido ou redefinir) até que um sinal de entrada leve uma alteração, e a capacidade de manter um estado estável sem entrada constante torna os chinelos de SR úteis para várias aplicações.
5. Limitações dos flip-flops SR
Apesar de várias vantagens, os chinelos de SR também têm algumas limitações.Abaixo estão alguns deles:
- Condições de raça: os chinelos de SR são suscetíveis às condições de corrida, onde o estado de saída pode mudar imprevisivelmente devido a mudanças no momento dos sinais de entrada, potencialmente levando a erros ou resultados inesperados.
- Estado inválido: uma limitação inerente aos chinelos de SR é o seu comportamento quando as entradas de conjunto (s) e redefinir (r) são ativas simultaneamente.Nesse caso, o flip-flop entra em um estado inválido, geralmente resultando em ambos os resultados altos ou baixos, o que viola o princípio operacional básico de um dispositivo biestável.Esse estado inválido pode interromper a função normal dos circuitos digitais, levando a comportamento imprevisível do sistema e potencial perda de dados.
- Escalabilidade limitada: os flip-flops de SR podem ser difíceis de escalar para sistemas digitais mais complexos à medida que a complexidade do sistema aumenta, a probabilidade de introduzir erros devido à natureza básica dos chinelos de SR também aumenta.
6. Áreas de aplicação
- Sistemas de controle: nos sistemas de controle, os flip-flops de SR podem obter transições suaves entre os sinais, minimizando assim os riscos de acidentes e melhorando o fluxo de tráfego.Um aplicativo comum está em sistemas de controle de luzes de trânsito, onde os chinelos de SR ajudam a gerenciar a sequência dos semáforos, garantindo que os sinais mudem de maneira precisa e ordenada, com o fluxo de tráfego com segurança e eficiência.
- Armazenamento de memória: os flip-flops SR também são componentes fundamentais de dispositivos de armazenamento de memória, como registros.Eles são usados para armazenar temporariamente dados em dispositivos de computação, desde microprocessadores a processadores de sinal digital, permitindo acesso rápido e manipulação de dados durante as tarefas de processamento.
- Contadores digitais: os flip-flops de SR são usados em contadores digitais para contar operações, permitindo incrementar ou diminuir com base nos sinais de entrada.
- Sincronização de dados: os chinelos de SR são cruciais para sincronizar os sinais de dados entre dois circuitos digitais, garantindo que eles operem simultaneamente dentro do mesmo ciclo do relógio, o que é muito útil para manter a confiabilidade das redes de comunicação.
- Osciladores: Quando combinados com outros componentes, os chinelos de SR podem formar osciladores simples que produzem sinais periódicos.Isso é particularmente útil em aplicações como circuitos de relógio e geradores de sinal de áudio, onde é necessária uma geração de sinais consistente e estável.
7. Diferenças entre os flip-flops SR e RS
|
Recurso |
SR FLIP-FLOP |
Rs flip-flop |
|
S = 0 ， r = 0 |
Q Estado (sem mudança) mantido. |
Q Estado (sem mudança) mantido. |
|
S = 0 ， r = 1 |
Redefinir (Q = 0) |
Redefinir (Q = 0) |
|
S = 1 ， r = 0 |
Set (q = 1) |
Set (q = 1) |
|
S = 1 ， r = 1 |
Set (dominante) (q = 1) |
Redefinir (dominante) (q = 0) |
|
Vantagens: |
Quando S e R são 1, a operação definida
tem precedência. |
Quando S e R são 1, a operação de redefinição
tem precedência. |